Reakčné spekanie
Reakčné spekaniekeramika z karbidu kremíkavýrobný proces zahŕňa zhutňovanie keramiky, zhutňovanie infiltračného činidla sintrovaním, prípravu keramického produktu reakčným spekaním, prípravu drevenej keramiky z karbidu kremíka a ďalšie kroky.
Tryska z karbidu kremíka na reakčné spekanie
Po prvé, 80-90% keramického prášku (zloženého z jedného alebo dvoch práškovprášok karbidu kremíkaa prášok karbidu bóru), 3-15% prášku zdroja uhlíka (zloženého z jedného alebo dvoch sadzí a fenolovej živice) a 5-15% formovacieho činidla (fenolová živica, polyetylénglykol, hydroxymetylcelulóza alebo parafín) sa rovnomerne zmiešajú guľovým mlynom na získanie zmiešaného prášku, ktorý sa suší rozprašovaním a granuluje a potom lisuje vo forme, aby sa získal keramický výlisok s rôznymi špecifickými tvarmi.
Po druhé, 60 až 80 % práškového kremíka, 3 až 10 % práškového karbidu kremíka a 37 až 10 % prášku nitridu bóru sa rovnomerne zmieša a lisuje vo forme, aby sa získal kompaktný prostriedok na infiltráciu spekacieho taviva.
Keramický kompakt a spekaný infiltračný kompakt sa potom naskladajú na seba a teplota sa zvýši na 1450-1750 °C vo vákuovej peci so stupňom vákua nie menším ako 5×10-1 Pa na spekanie a tepelnú konzerváciu na 1-3 hodín, aby sa získal reakčný spekaný keramický produkt. Zvyšky infiltrátu na povrchu sintrovanej keramiky sa odstránia poklepaním, čím sa získa hustá keramická doska a pôvodný tvar výlisku sa zachová.
Nakoniec sa používa proces reakčného spekania, to znamená, že tekutý kremík alebo kremíková zliatina s reakčnou aktivitou pri vysokej teplote infiltruje do pórovitého keramického polotovaru obsahujúceho uhlík pôsobením kapilárnej sily a reaguje s uhlíkom v ňom za vzniku karbidu kremíka, ktorý zväčší svoj objem a zostávajúce póry sú vyplnené elementárnym kremíkom. Porézny keramický polotovar môže byť čistý uhlík alebo kompozitný materiál na báze karbidu kremíka/uhlík. Prvý sa získa katalytickým vytvrdzovaním a pyrolýzou organickej živice, látky tvoriacej póry a rozpúšťadla. Ten sa získava pyrolýzou častíc karbidu kremíka/kompozitných materiálov na báze živice, aby sa získali kompozitné materiály na báze karbidu kremíka/uhlíka, alebo použitím a-SiC a uhlíkového prášku ako východiskových materiálov a použitím procesu lisovania alebo vstrekovania na získanie kompozitu materiál.
Beztlakové spekanie
Proces beztlakového spekania karbidu kremíka možno rozdeliť na spekanie v pevnej fáze a spekanie v kvapalnej fáze. V posledných rokoch sa výskum okeramika z karbidu kremíkadoma iv zahraničí sa zameriava najmä na spekanie v kvapalnej fáze. Proces prípravy keramiky je: guľové mletie zmesového materiálu–>rozprašovacia granulácia–>suché lisovanie–>tuhnutie surového telesa–>vákuové spekanie.
Beztlakové spekané výrobky z karbidu kremíka
Pridajte 96-99 dielov ultrajemného prášku karbidu kremíka (50-500 nm), 1-2 diely ultrajemného prášku karbidu bóru (50-500 nm), 0,2-1 diel boridu nanotitanu (30-80 nm), 10-20 dielov vo vode rozpustnej fenolovej živice a 0,1 až 0,5 dielu vysoko účinného dispergačného činidla na guľový mlyn na guľové mletie a miešanie počas 24 hodín a zmiešanú kašu vložte do miešacieho valca na miešanie počas 2 hodín, aby sa odstránili bubliny v kaši.
Vyššie uvedená zmes sa nastrieka do granulačnej veže a granulačný prášok s dobrou morfológiou častíc, dobrou tekutosťou, úzkym rozsahom distribúcie častíc a miernou vlhkosťou sa získa riadením tlaku rozprašovania, teploty na vstupe vzduchu, teploty na výstupe vzduchu a veľkosti častíc rozprašovacej fólie. Konverzia odstredivej frekvencie je 26-32, vstupná teplota vzduchu je 250-280 ℃, výstupná teplota vzduchu je 100-120 ℃ a vstupný tlak kalu je 40-60.
Vyššie uvedený granulačný prášok sa umiestni do formy zo slinutého karbidu na lisovanie, čím sa získa surové teleso. Spôsob lisovania je obojsmerný tlak a tonáž obrábacieho stroja je 150 - 200 ton.
Vylisovaný zelený korpus sa umiestni do sušiacej pece na sušenie a vytvrdenie, aby sa získal zelený korpus s dobrou pevnosťou surového korpusu.
Vyššie vytvrdené zelené teleso sa umiestni do agrafitový téglika usporiadané tesne a úhľadne, a potom je grafitový téglik so zeleným telesom umiestnený do vysokoteplotnej vákuovej spekacej pece na vypálenie. Teplota vypaľovania je 2200-2250 ℃ a doba izolácie je 1-2 hodiny. Nakoniec sa získa vysoko výkonná beztlaková spekaná keramika z karbidu kremíka.
Spekanie v pevnej fáze
Proces beztlakového spekania karbidu kremíka možno rozdeliť na spekanie v pevnej fáze a spekanie v kvapalnej fáze. Spekanie v kvapalnej fáze vyžaduje pridanie spekacích prísad, ako sú binárne a ternárne prísady Y2O3, aby SiC a jeho kompozitné materiály vykazovali spekanie v kvapalnej fáze a dosiahli zhutnenie pri nižšej teplote. Spôsob prípravy keramiky spekaného karbidu kremíka v tuhej fáze zahŕňa miešanie surovín, granuláciu rozprašovaním, formovanie a vákuové spekanie. Špecifický výrobný proces je nasledujúci:
70 – 90 % submikrónového karbidu kremíka α (200 – 500 nm), 0,1 – 5 % karbidu bóru, 4 – 20 % živice a 5 – 20 % organického spojiva sa umiestni do mixéra a pridá sa čistá voda na zvlhčenie miešanie. Po 6-48 hodinách sa zmiešaná kaša preoseje cez sito 60-120 mesh;
Preosiata suspenzia sa granuluje rozprašovaním cez rozprašovaciu granulačnú vežu. Vstupná teplota rozprašovacej granulačnej veže je 180-260 ℃ a výstupná teplota je 60-120 ℃; sypná hmotnosť granulovaného materiálu je 0,85-0,92 g/cm3, tekutosť je 8-11 s/30 g; granulovaný materiál sa preoseje cez sito 60-120 mesh na neskoršie použitie;
Vyberte formu podľa požadovaného tvaru produktu, vložte granulovaný materiál do dutiny formy a vykonajte lisovanie pri izbovej teplote pri tlaku 50-200 MPa, aby ste získali surové telo; alebo umiestniť surové teleso po lisovaní do zariadenia na izostatické lisovanie, vykonať izostatické lisovanie pri tlaku 200-300 MPa a získať surové teleso po sekundárnom lisovaní;
Surové teleso pripravené vo vyššie uvedených krokoch vložte do vákuovej spekacej pece na spekanie a kvalifikované je hotová nepriestrelná keramika z karbidu kremíka; vo vyššie uvedenom procese spekania najskôr evakuujte spekaciu pec a keď stupeň vákua dosiahne 3-5x10-2 po Pa, inertný plyn sa vedie do spekacej pece na normálny tlak a potom sa zahrieva. Vzťah medzi teplotou ohrevu a časom je: izbová teplota do 800 ℃, 5-8 hodín, uchovanie tepla 0,5-1 hodiny, od 800 ℃ do 2000-2300 ℃, 6-9 hodín, uchovanie tepla 1 až 2 hodiny, a potom sa ochladila v peci a klesla na izbovú teplotu.
Mikroštruktúra a hranica zŕn karbidu kremíka spekaného pri normálnom tlaku
Stručne povedané, keramika vyrobená procesom spekania lisovaním za tepla má lepší výkon, ale výrobné náklady sa tiež výrazne zvyšujú; keramika pripravená beztlakovým spekaním má vyššie nároky na suroviny, vysokú teplotu spekania, veľké zmeny veľkosti produktu, zložitý proces a nízky výkon; keramické výrobky vyrobené procesom reakčného spekania majú vysokú hustotu, dobrý antibalistický výkon a relatívne nízke náklady na prípravu. Rôzne procesy prípravy spekania keramiky z karbidu kremíka majú svoje výhody a nevýhody a scenáre aplikácie budú tiež odlišné. Najlepšou politikou je vybrať si správnu metódu prípravy podľa produktu a nájsť rovnováhu medzi nízkou cenou a vysokým výkonom.
Čas odoslania: 29. októbra 2024